高濃度難降解有機廢水的處理

高濃度難降解有機廢水的處理

高濃度難降解有機廢水的處理已成為國內外部環(huán)境保護技術領域亟待解決的難題。摘要:概述了高濃度難降解有機廢水的特點，重點總結了國內外高濃度難降解有機廢水不同處理技術的現狀，并對分析不同技術進行了比較。后醉，發(fā)展趨勢為高濃度難降解有機廢水處理技術。

有機廢水處理技術

1。引言高濃度難降解有機廢水的處理目前被認為是國內以外廢水處理領域的一個難題。對這類廢水的研究很多，如焦化廢水、制藥廢水、石油化工廢水、紡織印染廢水、化工廢水、油漆廢水等工業(yè)廢水。所謂“高濃度”是指此類廢水中有機物的高濃度，化學需氧量一般在2000毫克/升以上，有的甚至高達數萬至數十萬升。“難降解”是指這類廢水的生物降解性相對較低，生化需氧量(BOD5/COD)值一般低于0.3甚至更低，難以生物降解。

“高濃度”和“難降解”使得僅使用“常規(guī)”方法(如生物法或物理化學法)難以有效處理此類廢水。因此，研究生物法和物化法等其他方法的結合，試圖將處理成本降低到z低，該處理方法在國內工業(yè)企業(yè)中具有有效的推廣價值，是目前解決此類廢水污染的關鍵問題[1]。作為嘴的基本污水指標，酸堿度勢必成為供需熱點，這對于E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極等眾多制造商來說是一大好處。美國BroadleyJames作為美國BroadleyJamesE-1312的老牌制造商，必將為中國的環(huán)境保護帶來可觀的經濟效益。我們生產的pH電極經久耐用，質量可靠，檢測準確。廣泛應用于各級環(huán)保污水監(jiān)測及污水處理過程中。

2?，F有高濃度難降解有機廢水處理技術高濃度難降解有機廢水的處理可分為物理法、化學法和生化法。物化法處理高濃度難降解有機廢水比常用更有效，常用用于生物處理前的預處理或生物處理后的深度處理。近年來，氧化技術作為高濃度有機廢水的預處理，不僅可以提高降低有機物的濃度，還可以提高其生物降解性，為后續(xù)的生物處理創(chuàng)造條件。

2.1。高濃度難降解有機廢水處理技術研究現狀國內國外高濃度難降解有機廢水處理技術是目前國外廢水處理領域公認的問題[2]。常用處理方法根據不同的處理機理可分為物理處理技術、化學處理技術和生化處理技術。

常規(guī)物理處理技術包括混凝、沉淀、氣浮、過濾、中和、汽提等。目前，研究和應用相對成熟。此外，物理處理方法包括吸附、膜分離技術、熱蒸發(fā)技術以及兩種技術的結合。

物理處理技術通用常用用于預處理、生物處理前的資源分離或生物處理后的深度處理過程。對于高濃度有機廢水，物理預處理通常是分離和回收廢水中懸浮物質和有價值物質的過程，同時為后續(xù)的生物處理或化學處理創(chuàng)造更好的條件。

①常規(guī)物理處理技術

常規(guī)物理處理技術包括混凝、沉淀、氣浮、過濾、中和、汽提等。目前，研究和應用相對成熟。此外，物理處理方法包括吸附、膜分離技術、熱蒸發(fā)技術以及兩種技術的結合。

吸附法主要用于處理廢水中的生化難降解有機物或一般氧化法難以氧化的可溶性有機物。例如，它我

目前，有五種膜分離技術已廣泛應用于化工和石油行業(yè)，即超濾、微濾、納濾、電滲析和反滲透。本發(fā)明具有分離效果好、設備簡單、操作簡單、成本低廉的特點。已在抗生素發(fā)酵廢水、含醚廢水、石油工業(yè)廢水和化工廢水中得到初步應用。然而，膜分離技術也存在著一些亟待解決的問題，如膜污染、堵塞、腐蝕、使用壽命短等。特別是當甲苯二異氰酸酯高時，其脫鹽率將急劇下降。

蒸發(fā)或蒸餾過程可以達到濃縮溶液、獲得溶質、制備純溶劑等目的。它被廣泛使用。目前，多效蒸發(fā)(MED)工藝主要用于提高加熱蒸汽的利用率和傳熱條件，從而增加了降低蒸發(fā)單元的能耗。為了減少蒸汽消耗，已經開發(fā)了使用機械蒸汽再壓縮(MVR或MVC)技術的蒸發(fā)器。

蒸發(fā)或蒸餾技術面臨的主要問題是: ，能耗過高，回收溶劑或溶質的過程消耗了大量的能量。因此，解決蒸發(fā)或蒸餾技術能耗高的問題是其廣泛應用的關鍵。二是高濃度難降解有機廢水成分復雜，會導致腐蝕、結垢、傳熱系數下降和沸點上升等不利于蒸發(fā)或蒸餾的因素。第三，蒸發(fā)或蒸餾后，會有較高濃度的濃縮液(如濃鹽水、稠漿等)。)已出院。

②有價物質物理回收技術

有機廢水中可回收的有價物質主要包括高濃度酚類、氨氮、磷等。常用方法包括萃取、汽提、沉淀等。例如，焦化廠、煤氣廠、石化廠、保溫材料廠等生產過程中產生的含酚廢水主要采用萃取技術。然而，現有脫酚技術在高濃度含酚廢水的應用過程中存在提取率低的問題。主要有兩個原因: ，萃取劑對不揮發(fā)酚的分配系數低；二是傳統(tǒng)液液萃取設備傳質效率低，脫酚后廢水中苯酚含量仍在1000毫克/升以上，不能滿足生化處理的要求。

2)化學處理技術

①氧化技術[3]

隨著發(fā)展在醫(yī)藥、化工、染料等行業(yè)中，合成有機化合物的種類和數量日益增多，越來越多的高濃度難降解有機廢水產生的成分越來越復雜，廢水中所含污染物主要是難降解有機化合物，生化需氧量(BOD/COD)很低，有時低于0.1，此外，污染物毒性很大。許多物質，如苯胺、硝基苯和多環(huán)芳烴，被列入環(huán)境污染黑名單。通常很難用常規(guī)工藝處理，需要廢水氧化技術。例如芬頓氧化、催化氧化、濕式氧化、臭氧氧化和超臨界氧化。

電催化氧化法[4]對高濃度、高毒性、難生物降解的有機廢水有很好的去除效果，從而降低后續(xù)生化處理過程的負荷。因此，電催化氧化技術在水處理領域被稱為“環(huán)境友好”技術，是一種極具潛力的綠色工藝。然而，目前電化學氧化嘴的突出問題是其高能耗。如何進一步實現大規(guī)模工業(yè)應用，通過開發(fā)新型電極材料，提高電流效率和催化活性，實現低成本去除有機污染物，是其進一步發(fā)展的關鍵。

目前，越來越多的新研究集中在電極材料、光電芬頓、填充三維粒子等強化技術上。但仍存在生成強氧化基團的速率和密度不足、能耗高、擴增I困難等問題

因此，研究過渡金屬和稀土元素的摻雜，開發(fā)高穩(wěn)定性、高活性、低成本的可控催化劑，使降低反應過程所需的溫度和壓力以及提高經濟性成為該技術的發(fā)展趨勢。例如，用國內處理化學需氧量高達3×104毫克/升的石化廢水，有機物去除率可達99%以上。

該技術還應用于高濃度染料廢水、氰化物廢水和農藥廢水的處理。然而，濕式氧化法對水量小、毒性高、濃度高的系統(tǒng)具有一定的實用價值，對難降解有機物具有良好的去除效果。然而，由于其高溫、高壓、高能耗和安全問題，該裝置不易放大，從而限制了其工業(yè)應用。

臭氧氧化技術[6]利用反應過程中產生的大量高度氧化自由基(羥基自由基)氧化分解水中的有機物，從而達到水質凈化的目的。臭氧作為一種有效的高級廢水處理方法，具有氧化能力強、反應速度快、使用方便、無二次污染等一系列優(yōu)點，受到了人們的關注。

臭氧氧化法氧化能力強，反應速度快，無污泥，無二次污染。近年來，發(fā)展已經使用各種催化方法來增強臭氧氧化單元的氧化能力，使得降解不能被單一臭氧氧化技術氧化的難降解有機物成為可能。目前臭氧化水處理工藝發(fā)展有以下方向:深入研究臭氧化在不同條件下水處理中的反應動力學和反應機理；臭氧催化氧化塔優(yōu)化和臭氧催化氧化過程中催化劑的開發(fā)。

然而，臭氧的氧化特性決定了單一的臭氧氧化技術有很大的局限性； 先，臭氧不能氧化一些難降解有機物，如氯芳。其次，單一臭氧氧化技術無法將有機物完全分解為二氧化碳和水，難以達到較高的化學需氧量去除效果。此外，在臭氧的實際應用中存在高成本的問題，這限制了臭氧在工程中的使用。臭氧的大部分催化氧化仍在實驗室的研究和大規(guī)模試驗過程中。工業(yè)應用是一個亟待解決的問題。

超臨界氧化法[7]利用超臨界水獨特的物理化學性質，實現有毒有害有機污染物的氧化降解，反應速度快，一般不超過1分鐘。有機物降解效率高，大多數有機物的去除率可達99%以上；無二次污染；二氧化碳；可以收集高純度和高濃度的；自熱反應可以在一定濃度的有機物下實現，無需外部供熱。高濃度有機污染物的完全去除是超臨界氧化技術發(fā)展的主要驅動力，特別適用于常規(guī)法難降解的有機廢水。

目前，工業(yè)廢水主要包括印染廢水、醫(yī)療廢水、焦化廢水、含油廢水和造紙廢水，這些廢水都含有大量有機物，非常適合超臨界氧化處理。美國莫達爾公司于1985年在SCWO建造了一個試驗工廠，而* SCWO商用設備僅在1995年建造。這套設備建于德克薩斯州，用于分解胺、乙醇胺和長鏈醇。

近年來，美國、德國、法國、英國和日本等發(fā)達 一直在發(fā)展超臨界氧化技術。目前，國內超臨界氧化技術的研究主要集中在實驗室。制約該技術工程應用的主要問題是腐蝕和鹽沉積。由于超臨界氧化的高溫高壓反應條件、廢水中氯離子的存在和反應系統(tǒng)中氧氣的存在，反應器中不可避免地會發(fā)生腐蝕。同時，無機鹽在超臨界水中的極低溶解度導致無機鹽在反應過程中沉淀和沉積。

當前發(fā)展技術的方向是設計一個特殊的

例如，一家意大利公司處理高濃度含鹽廢水，廢液由染料母液和壓濾頭洗滌液組成?；瘜W需氧量濃度在100克/升以上，含鹽量為6%~7%。經過兩效蒸發(fā)濃縮后，廢液送入焚燒爐焚燒。反應區(qū)溫度為900℃~1000℃，停留時間為3~4s，有機物完全降解，煙氣符合排放標準。在我國也有應用案例。例如，一家制藥廠用硅磚建造臥式噴液爐，用氯霉素的副產品鄰硝基乙苯作為燃料處理維生素C古龍酸母液，從而達到變廢為寶、節(jié)約能源的目的。

如果廢水量大，有機物濃度低，焚燒前可采用膜技術、蒸發(fā)等技術進行濃縮。國內的前期研究和實際應用表明，傳統(tǒng)的基于回轉窯、流化床和現有液體噴射焚燒爐的垃圾處理焚燒技術，難以解決由于廢液熱值低和廢水(廢液)燃燒條件和工藝成分復雜的特點造成的受熱面腐蝕、積灰、結渣等問題，運行問題突出，維護成本高。

因此，一般焚燒過程在應用過程中受到焚燒裝置的限制。廢水的組成應詳細為分析，以確保不會影響鍋爐本體的燃燒。存在粘壁、積灰、結渣等問題。研究開發(fā)高濃度含堿有機廢液焚燒的關鍵技術和成套設備，并應用于工程。

3)生物處理技術[9]

常規(guī)生化技術包括:普通活性污泥技術、厭氧法、好氧法、A/O技術、A2/O技術、曝氣生物濾池等。微生物是多樣的，因此產生不同的污染物降解酶。微生物可以在20分鐘內完成一代替換，因此生化方法適應性廣。

生物處理方法發(fā)展已成為各國處理城市廢水和有機廢水的主要方法。它具有處理量大、設備自動化程度高、易于調節(jié)、經濟可行、無二次污染的特點。它是高濃度有機廢水的主要處理方法。隨著新技術的不斷發(fā)展，新微生物菌種、生物反應器和優(yōu)化創(chuàng)新技術的培養(yǎng)取得了很大進展。

例如，基于亞硝化反應和厭氧氨氧化技術的新型脫氮細菌和技術的開發(fā)，通過不同的手段強化硝化細菌的富集，實現短程硝化；同時，通過菌種的配合，增強了生物反應器的運行效果，實現了有機物高選擇性降解生物處理技術在廢水處理中的應用。

復合生物膜法、生物膜/懸浮生長聯合處理和膜生物反應器法的發(fā)展已在一些 和地區(qū)得到應用，特別是在舊污水處理廠生物膜法和活性污泥法的升級改造中，克服了生物膜法或活性污泥法單一工藝的缺點。生物處理技術在應用范圍、占地、生態(tài)和能源方面具有顯著的特點，已廣泛應用于制藥廢水、煤化工廢水和石化廢水等廢水處理過程。

傳統(tǒng)好氧活性污泥法除了降低有機物的毒性外，還利用培養(yǎng)、改性、調節(jié)、變異等手段馴化培養(yǎng)分解難降解有機物的微生物。由于技術成熟、實施簡單，該方法廣泛應用于老式污水處理廠和排放高濃度廢水的工廠。

然而，用生物處理技術處理高濃度有機廢水存在一些缺點和局限性。這種方法的使用條件受到有機物濃度和有機物m濃度的限制

由于高濃度有機廢水成分的復雜性和難降解性，采用單一的廢水處理技術處理高濃度有機廢水存在一定的局限性。同時，高濃度有機廢水往往伴隨著大量無機鹽，無機鹽是微生物抑制劑和毒物，也將導致水質不合格。除了需要降解有機物外，還應注意無機鹽的處理。因此，有必要運用綜合治理的理念，為不同特性的高濃度有機廢水建立合適的工藝路線，充分發(fā)揮上述技術的優(yōu)勢，實現高濃度有機廢水的無害化和資源化處理。

2.2。不同行業(yè)高濃度難降解有機廢水的性質和來源不同，處理技術也不同。充分發(fā)揮各單元技術的優(yōu)勢，有效結合預處理技術、無害化技術和資源化技術，是未來趨勢[10]高濃度難降解有機廢水的必然選擇。

1)隨著仿生技術發(fā)展的發(fā)展，相應的生物膜技術將獲得良好的發(fā)展，因此在高濃度廢水處理領域，膜技術發(fā)展將促進廢水處理技術發(fā)展的發(fā)展。有鑒于此，研究適合高濃度廢水處理的微生物將是未來生物處理技術領域的發(fā)展方向。

2)濕式催化氧化也是處理高濃度有機廢水的有效方法。目前，只有少數發(fā)達 實現了該項技術的工業(yè)應用，只有少數高校和研究機構真正達到或接近中國的工業(yè)應用水平。因此，WCAO法將成為未來高濃度、低降解廢水的主要研究對象。

3)對于萃取法處理高濃度有機廢水，研究合適的萃取劑及其配比是獲得發(fā)展工藝的必要條件。4)氧化法具有氧化徹底、反應速度快、處理效率高、無污染等巨大潛力和獨特優(yōu)勢，在過去20年中脫穎而出。

氧化法的特點是產生具有強氧化活性的羥基自由基。通過電、聲、光照射、催化劑等作用方式。污水中的難降解物質可以直接礦化，或者大分子物質可以通過自由基的強烈氧化降解成小分子易降解物質，從而提高污水的生物降解性。氧化能力強的氧化法也可用于難降解有機廢水的深度處理，如超臨界氧化法和臭氧催化氧化法等。它們氧化能力強，降解效率高，無二次污染。它們的工業(yè)應用已成為當前的研究熱點。

3。發(fā)展趨勢

高濃度難降解有機廢水中存在大量難降解有機污染物，會使常規(guī)的生物處理過程難以進行，難降解有機污染物無法有效降解，處理后的排水達不到排放標準，導致整個處理過程達不到預期的效果和目的。因此，需要對水質高濃度難降解有機廢水進行徹底的了解和處理，并選擇正確、更合適的處理工藝進行處理。隨著環(huán)保要求和排放標準的提高，趨勢高濃度難降解有機廢水的處理主要包括以下幾個方面[11]。

3.1。源頭控制、實施清潔生產、廢水減量和回用

清潔生產是指原材料和能源利用率高、廢物產生和排放率低、環(huán)境危害小的生產方式和工藝。清潔生產是一種新的創(chuàng)新理念，體現了“預防為主”的方針。傳統(tǒng)的終端管理注重“治理”，與生產過程脫節(jié)。清潔生產注重“預防”，從源頭開始，盡可能消除或減少污染物

同時，高濃度有機物廢水中的無機鹽也是可利用的資源。目前，工業(yè)廢水處理技術主要采用物理、化學和生物方法，使降低廢水中的污染物濃度達到排放標準，而不重視工業(yè)廢水中所含的資源。在保證廢水處理效果和資源利用的前提下，一方面有利于提高降低的處理成本和經濟效益，另一方面為發(fā)展高鹽高濃度有機廢水處理技術提供新思路。

3.3。對低成本技術的需求隨著技術的進步，這個過程變得越來越成熟。然而，廢水處理的高成本增加了企業(yè)的運營成本，導致此類廢水處理的某些限制。因此，控制工藝投資和運行成本尤為重要。例如，催化氧化技術使用氧化劑在催化劑存在下將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水，從而達到去除的目的。

該方法具有適用范圍廣、成本低、處理效率高、二次污染少的特點。催化氧化法可以加速有機物與氧化劑之間的化學反應，并在降解過程中產生更多的氧化基團。它在某些難降解有機廢水處理中具有較高的處理效率，可進一步與優(yōu)化廢水處理技術相結合。隨著研究的深入，催化氧化法將成為一種極具競爭力的難降解有機廢水處理新技術。

3.4。加強各種組合工藝開發(fā)與優(yōu)化[12]

的整合對于難降解廢水，應加強預處理，改變有毒難降解有機廢水結構的化學性質，提高廢水的可生化性，為后續(xù)處理技術鋪平道路。根據廢水的特點，還需要開發(fā)發(fā)展趨勢的聯合預處理工藝。常見主要包括物化預處理生化處理、電催化氧化預處理生化處理、厭氧酸化好氧生化處理、物化預處理生化處理深度處理。

4。結論

高濃度難降解有機工業(yè)廢水對水環(huán)境影響持久，影響程度較大，在實踐中也很難處理。在建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的今天，加強高濃度難降解有機工業(yè)廢水處理技術的應用研究具有重要的現實意義。通過對一系列高濃度難降解有機廢水處理技術的總結，為發(fā)展趨勢今后的處理技術提供指導。